(57)【要約】レーザービーム投影システム（１００，４００，５００，７００，７１０）は、厳重に焦点を合わせられたレーザービームを遠隔オブジェクト（１０１）に投影するようコヒーレント結像を形成する。コヒーレント投光照明（１０５）及び局所発振器（ＬＯ）照明は１つのマスタ発振器（１０２）に基づく。コヒーレント投光照明は遠隔オブジェクトに向けられ、同じオブジェクト上の目標点（５０５）には第２レーザビーム（５０４）が向けられる。ドップラーセンサ（４０６）は、戻り投光照明（１０６）とともに焦点面アレイ（１０９）によって受光されるドップラーシフトされたＬＯ照明（４２０）を生成するために使用されるドップラーシフトデータを供給する。ドップラーシフトされたＬＯ照明と戻り投光照明との間の干渉は、速度に関わらずオブジェクトを結像することを容易にする。投光照明された遠隔オブジェクトの画像の波面誤差が計算され、目標点での第２レーザービームの所望の波面と比較され、その差が、所望の目標点強度プロファイルを得るために第２レーザービームの波面を成形するよう可変鏡（７０２）に適用される。
2019509637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔オブジェクトに向けられたコヒーレント投光照明を生成するよう構成され、該コヒーレント投光照明がマスタ発振器の出力から得られる投光照明源と、
局所発振器の出力から得られる局所発振器照明を生成するよう構成され、前記局所発振器の出力が前記マスタ発振器の出力から得られる局所発振器照明源と、
前記遠隔オブジェクトから反射された前記コヒーレント投光照明の戻り照明の第１部分及び前記局所発振器照明を受けるよう構成されるドップラーセンサと、
コヒーレント結像システムに対する前記遠隔オブジェクトの縦速度に対応するドップラーシフトについてのドップラーシフトデータを前記ドップラーセンサの出力に基づき生成するよう構成される少なくとも１つのプロセッサと、
前記局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた局所発振器照明を生成するよう構成されるドップラーシフト局所発振器照明源と、
高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー源と、
前記高エネルギレーザー源からの高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成される可変鏡と、
前記戻り照明の第２部分及び前記ドップラーシフトされた局所発振器照明を受けるよう構成される焦点面アレイと
を有し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記焦点面アレイから光強度データを受け、
前記光強度データに基づき前記遠隔オブジェクトの画像を生成し、
前記遠隔オブジェクトの前記画像に基づき前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定し、
前記決定された波面位相プロファイルと前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの所望の波面位相プロファイルとの間の比較に基づき波面誤差を計算し、
前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを補償するよう前記可変鏡を制御する
よう更に構成される、
レーザービーム投影システム。
【請求項２】
前記高エネルギレーザービームを補償することは、前記オブジェクトにおいて前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットを調整する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項３】
前記高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から、又は該高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成される高エネルギレーザー局所発振器照明源と、
前記高エネルギレーザー局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成されるドップラーシフト高エネルギレーザー局所発振器照明源と
を更に有し、
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明、及び前記遠隔オブジェクトから反射された前記高エネルギレーザービームの高エネルギレーザー戻り照明の少なくとも一部が、前記焦点面アレイで受け取られ、
前記焦点面アレイの少なくともいくつかのピクセルについての前記光強度データは、前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項４】
前記可変鏡の制御は、前記遠隔オブジェクトにおける目標点での前記高エネルギレーザーの高強度ヒットスポットの位置又は強度プロファイルを変更する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項５】
シャープネスアルゴリズムが、前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定するよう前記遠隔オブジェクトの前記画像に適用される、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項６】
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成される１つ以上のファストステアリングミラーと、
前記高エネルギレーザービームの焦点を前記遠隔オブジェクトに合わせるよう構成される焦点メカニズムと
を更に有する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記１つ以上のファストステアリングミラーの傾きを制御し、且つ、前記焦点メカニズムの焦点設定を制御して、前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを補償するよう構成される、
請求項６に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記波面誤差を別個の傾き成分、焦点成分及び高次成分に分解するよう構成される、
請求項６に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記波面誤差の前記傾き成分に従って前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御し、前記波面誤差の前記焦点成分に従って前記焦点メカニズムを制御し、前記波面誤差の前記高次誤差成分に従って前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項８に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記位相誤差の前記傾き成分、前記焦点成分及び前記高次誤差成分に従って前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項８に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１１】
前記可変鏡の制御は、前記強度が前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応するところの前記ピクセルの位置に基づき、前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの位置を更に補償する、
請求項３に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記強度が前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応するところの前記ピクセルの位置に基づき、前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの位置を変更するように、前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御するよう更に構成される、
請求項３に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１３】
投光照明源により、遠隔オブジェクトに向けられたコヒーレント投光照明を生成し、該コヒーレント投光照明がマスタ発振器の出力から得られ、
局所発振器照明源により、局所発振器の出力から得られる局所発振器照明を生成し、前記局所発振器の出力が前記マスタ発振器の出力から得られ、
ドップラーセンサにより、前記遠隔オブジェクトから反射された前記コヒーレント投光照明の戻り照明の第１部分及び前記局所発振器照明を受け、
コヒーレント結像システムに対する前記遠隔オブジェクトの縦速度に対応するドップラーシフトについてのドップラーシフトデータを前記ドップラーセンサの出力に基づき生成し、
ドップラーシフト局所発振器照明源により、前記局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた局所発振器照明を生成し、
高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー源を使用し、
前記高エネルギレーザー源からの高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう可変鏡を使用し、
前記戻り照明の第２部分及び前記ドップラーシフトされた局所発振器照明を焦点面アレイで受け、
少なくとも１つのプロセッサにより、
前記焦点面アレイから光強度データを受け、
前記光強度データに基づき前記遠隔オブジェクトの画像を生成し、
前記遠隔オブジェクトの前記画像に基づき前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定し、
前記決定された波面位相プロファイルと前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの所望の波面位相プロファイルとの間の比較に基づき波面誤差を計算し、
前記計算された波面位相誤差について前記高エネルギレーザービームを補償するよう前記可変鏡を制御する
ことを有する、レーザービーム投影方法。
【請求項１４】
前記高エネルギレーザービームに適用される補償は、前記オブジェクトにおいて前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットを調整する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１５】
高エネルギレーザー局所発振器照明源により、前記高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から、又は該高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器照明を生成し、
前記高エネルギレーザー局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成されたドップラーシフト高エネルギレーザー局所発振器照明源を使用し、
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明、及び前記遠隔オブジェクトから反射された前記高エネルギレーザービームの高エネルギレーザー戻り照明の少なくとも一部を前記焦点面アレイで受ける
ことを更に有し、
前記焦点面アレイの少なくともいくつかのピクセルについての前記光強度データは、前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１６】
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する前記焦点面アレイのピクセルと、標的上の所望の目標点の位置に対応するピクセルとの間のオフセットを計算し、
前記計算されたオフセットを最小限にするよう前記可変鏡を制御する
ことを更に有する、
請求項１５に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１７】
前記可変鏡の制御は、前記遠隔オブジェクトにおける目標点での前記高エネルギレーザーの高強度ヒットスポットの位置又は強度プロファイルを変更する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１８】
シャープネスアルゴリズムが、前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定するよう前記遠隔オブジェクトの前記画像に適用される、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１９】
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう１つ以上のファストステアリングミラーを使用し、
前記高エネルギレーザービームの焦点を前記遠隔オブジェクトに合わせるよう焦点メカニズムを使用する
ことを更に有する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２０】
前記１つ以上のファストステアリングミラーの傾きを制御し、且つ、前記焦点メカニズムの焦点設定を制御して、前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを補償するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項１９に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２１】
前記波面誤差を別個の傾き成分、焦点成分及び高次成分に分解するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項１９に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２２】
前記波面誤差の前記傾き成分に従って前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御し、前記波面誤差の前記焦点成分に従って前記焦点メカニズムを制御し、前記波面誤差の前記高次成分に従って前記可変鏡を制御するよう前記プロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項２１に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２３】
前記位相誤差の前記傾き成分、前記焦点成分及び前記高次誤差成分に従って前記可変鏡を制御するよう前記プロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項２１に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２４】
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する前記焦点面アレイのピクセルと、標的上の所望の目標点の位置に対応するピクセルとの間のオフセットを計算し、
前記計算されたオフセットを最小限にするよう少なくとも１つのファストステアリングミラーを制御する
ことを更に有する、
請求項１９に記載のレーザービーム投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、コヒーレント結像を使用したレーザービーム投影を対象とし、より具体的には、結像されるオブジェクトとレーザービーム投影プラットフォーム又はコヒーレント結像センサとの間の相対運動との関連でオブジェクト又はその近傍のコヒーレント結像を使用した、遠隔オブジェクトに向けられた出射レーザービームの動的な位相補償を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント結像方法は、遠位オブジェクトから画像ベースのデータを取得するのに役立つ。しかし、光の波長ほどの物体運動は干渉特性をコヒーレント信号に与える。同時に、大気の乱れ及び他の現象は、特に、集束されたレーザービームが遠位オブジェクトに向けられている場合に、遠位オブジェクトに向けられたレーザービームにおいて波面誤差を導入する。
【発明の概要】
【０００３】
レーザービーム投影システムは、厳重に焦点を合わせられたレーザービームを遠隔オブジェクトに投影するようコヒーレント結像システムを形成する。コヒーレント結像システムは、同じマスタ発振器（master  oscillator）（ＭＯ）に基づき得られるコヒーレント投光照明及び局所発振器（local  oscillator）（ＬＯ）照明を投光照明として生成される。コヒーレント投光照明は遠隔オブジェクトに向けられる。同時に、レーザービーム投影システムは、第２（一般に、より高い電力の）レーザービームを同じ遠隔オブジェクト上の所望の目標点に向ける。第２レーザービームは、しばしば、第２マスタ発振器から得られる。ドップラーセンサは、ＬＯ照明と、オブジェクトから反射された投光照明の戻りとを受ける。結像システムに対するオブジェクトの縦速度に対応する、ドップラーセンサからのドップラーシフトデータは、オブジェクトからの戻り照明とともに、焦点面アレイ（focal  plane  array）（ＦＰＡ）によって受光されるドップラーシフトされたＬＯ照明を生成するために使用される。ドップラーシフトされたＬＯ照明と戻り照明との間の干渉は、縦速度に関わらず低帯域ＦＰＡによりオブジェクトの画像を生成することを容易にする。画像又は画像のある領域の波面誤差が計算され、目標点での所望の波面と比較される。その差は、遠隔オブジェクト上の所望の目標点での第２レーザービームの最適な又は所望の強度プロファイルを得るために第２投影レーザービームの波面を成形するよう可変鏡に適用される。
【０００４】
いくつかの実施形態において、高エネルギレーザー（high  energy  laser）（ＨＥＬ）は、遠隔オブジェクトも結像するコヒーレント結像システムによって遠隔オブジェクト上で結像される高強度ヒットスポットを形成するよう、遠隔オブジェクトに向かって投影される。（オブジェクト及びヒットスポットの両方とものこの結像は、遠隔オブジェクト上のヒットスポットの位置の位置合わせを可能にする。）第２局所発振器（ＬＯ）照明は第２マスタ発振器に基づき得られる。ＨＥＬ  ＬＯは、第２ＬＯ又は第２ＨＥＬ  ＭＯ出力の一方又は両方に基づきＨＥＬ  ＬＯ照明を生成する。焦点面アレイは、焦点面アレイの少なくともいくつかのピクセルについての光強度データがＨＥＬ  ＬＯ照明とＨＥＬ戻りとの干渉に対応するように、ＨＥＬ  ＬＯ照明とともに、遠隔オブジェクトから反射されたヒットスポットのＨＥＬ戻りを受ける。このようにして、ＦＰＡにおけるコヒーレント画像は、遠隔オブジェクトの画像及びヒットスポットの画像（ＨＥＬ  ＬＯ照明とＨＥＬ戻りとの干渉）である。可変鏡はＨＥＬ源ビームを受け、それを遠隔オブジェクト上の目標点に向ける。プロセッサは、可変鏡の変形及び向きの一方又は両方を制御するよう焦点面アレイからの光強度データ又はドップラーセンサの出力のうちの少なくとも１つを用いる。可変鏡は、決定された波面誤差（wavefront  error）（ＷＦＥ）、ＨＥＬビームを予め歪ませること、又はＨＥＬビームの方向が遠隔オブジェクト上の目標点と一致するために必要とされる変更、のいずれかに応答して、プロセッサによって制御される。可変鏡は、ＦＰＡ上のコヒーレント画像を用いて計算された波面誤差に基づき、制御される。
【０００５】
具体的な利点が先に列挙されているが、様々な実施形態は、列挙されている利点の一部又は全てを含んでよく、あるいは、列挙されている利点のいずれも含まなくてもよい。その上、他の技術的利点は、以下の図面及び説明の検討後に当業者に容易に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示及びその利点のより完全な理解のために、これより、添付の図面とともに理解される以下の説明が参照される。図面において、同じ参照符号は同じ部分を表す。
【図１】本開示の一実施形態に従うコヒーレント結像システムの動作を説明する図である。
【図２】図１のコヒーレント結像システム内で実行される画像処理を図解する。
【図３】図２で図解された処理とともに図１で説明されたタイプのコヒーレント結像システムを使用して取得されるシミュレーションされた輝度画像である。
【図４】本開示の実施形態に従う図１のコヒーレント結像システムについての更なる詳細の概略図である。
【図５】投影されたレーザースポットを含む、本開示の代替実施形態に従う図１のコヒーレント結像システムについての更なる詳細の概略図である。
【図６】図５のコヒーレント結像システム内で実行される画像処理を図解する。
【図７Ａ】投影されたレーザースポットの波面誤差補正を含む、本開示のレーザービーム投影システムの第１の代替実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】投影されたレーザースポットの波面誤差補正を含む、本開示のレーザービーム投影システムの第２の代替実施形態の概略図である。
【図８】本開示の実施形態に従う、投影されたレーザースポットの波面誤差補正についての収差決定を図解する。
【図９Ａ】本開示の実施形態に従う、投影されたレーザースポットの波面誤差補正を図解する。
【図９Ｂ】本開示の実施形態に従う、投影されたレーザースポットの波面誤差補正を図解する。
【図９Ｃ】本開示の実施形態に従う、投影されたレーザースポットの波面誤差補正を図解する。
【図１０】遠隔オブジェクト上の投影されたレーザーヒットスポットの波面誤差補正のフローチャート図を表す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
例となる実施形態が図において図解され且つ以下で記載されているが、本開示の原理は、現在知られていようとなかろうと、いくつでも技術を用いて実装されてよいことが最初に理解されるべきである。本開示は、図面において図解され且つ以下で記載されている例となる実施形態及び技術に決して制限されるべきではない。その上、特段別なふうに示されない限りは、図面に表されている物は必ずしも実寸通りではない。
【０００８】
コヒーレント結像システムは、アクティブなレーザーベースのシステムが画像の振幅及び位相を測定するために用いられる場合に、局所発振器（ＬＯ）ビームと、コヒーレントに照射された標的からの戻りとの間の干渉に依存する。コヒーレント結像は、遠位オブジェクトに応答指令信号を送るのに大きな価値がある。この価値の具体的な要素には、低い光レベルによる改善された性能、３次元（３Ｄ）イメージング、光学収差の補正、及びオブジェクト内運動の評価がある。例えば、コヒーレント結像は、一般に、光子制限検出を伴い、直接検出法よりも低い光力による動作を可能にする。その上、３次元（３Ｄ）画像は、異なる波長でのコヒーレント画像を結合することによって取得されてよく、光学収差（例えば、波面誤差）は、決定され、コヒーレント結像により補正されてよい。
【０００９】
コヒーレントシグネチャは、しかしながら、非常に動的であり、画像データを記録するために高速なデータ収集を必要とする。標的がセンサに対して動く場合に、戻りの干渉周波数（interference  frequency）（ＩＦ）（周波数シフトされた局所発振器の周波数を戻り照明周波数から減じたものの絶対値に基づき、以下で説明される目的のために決定され得る。）はドップラーシフトを受ける。動的連動（dynamic  engagements）のために、この干渉周波数は、センサ及び／又は標的の相対運動が変化するにつれて、可変であることができる。光の波長ほどの標的の動きは干渉特性をコヒーレント信号に与え、よって、従前のコヒーレント結像システムは、極めて短いインタロゲーション時間及び高い帯域を有さなければならない。よって、少なくとも上述された点において有益である一方、コヒーレント結像は、検出システムによって記録されるべき信号に光の波長ほどの物体運動が必須情報を与えるので、非常に高速な検出器を必要とする。これは、センサプラットフォームと応答指令信号を送られるオブジェクトとの間に有意な相対運動が存在する連動のためにコヒーレント結像を複雑にする。本開示は、センサとオブジェクトとの間の有意な相対運動を伴った動的環境でコヒーレント画像を記録することを可能にする技術を提示する。
【００１０】
センサとオブジェクトとの間の相対運動の結果として起こる問題に対処するための従前の試みは、より高速な記録能力（例えば、より速いフレームレート）を備えたセンサの開発を含んでいる。その上、いくつかの提案は、縦運動を補償するよう参照ビーム（局所発振器又は“ＬＯ”）にオフセット周波数を与えてきた。本開示は、必要とされる参照オフセット周波数を適応的に測定し、このオフセット周波数を参照ビームに与えて、動的な連動においてコヒーレント結像を可能にする別個のセンサを備えたコヒーレント結像システムに関する。本開示は、オブジェクト又は標的のある領域からドップラーオフセット周波数を記録することができる単一又は多元ピクセル高速検出器を用いる。ドップラーオフセット周波数は、センサ及びオブジェクトの相対速度が動くにつれて動的に決定され、決定されたドップラー周波数は、コヒーレント結像システムの参照ビームに与えられて、より低い帯域、より大きいフォーマットの結像センサによるコヒーレント結像を可能にする。本開示で記載される設計の様々な実施形態は、（ａ）高速ドップラーセンサ、（ｂ）ドップラーオフセット周波数を動的連動のために参照ビームに動的に与えること、及び（ｃ）異なるオブジェクト領域についてドップラーオフセットを評価し且つ性能を改善するよう複数のピクセルを有するドップラーセンサ、のうちの１つ以上を備えたコヒーレント結像システムを含む。
【００１１】
図１は、本開示の一実施形態に従うコヒーレント結像システムの動作を説明する図である。当業者であれば、簡単及び明りょうさのために、いくつかの特徴及びコンポーネントは、後の図に関連して説明されるものを含め、明示的に示されていない点に気付くだろう。例えば、光学系の全体（すなわち、全ての鏡及びレンズ、ビームスプリッタ、送信器／受信器、アパーチャ、電気機械的なシャッター等、並びに関連する光路を含む。）は、図１では表されていない。斯様な特徴は、後の図において表されているものを含め、図１のコヒーレント結像システムに同様に適用可能であると理解されるだろう。
【００１２】
コヒーレント結像システム１００は、図１で表されている標的オブジェクト１０１を除く。マスタ発振器１０２は、結像されるべきオブジェクト１０１にコヒーレント投光照明１０５（長い鎖線を有する破線により表されている。）を向ける照明源（明示的には図示されていない標的照明レーザー）を駆動するよう変調器１０３及び電力増幅器１０４を通過する周波数信号を生成する。オブジェクト１０１から反射された光１０６（実線矢印で終わる実線により表されている。）は、射出瞳１０７を通して受光され、結像瞳１０８を通して短波長赤外線（short  wavelength  infrared）（ＳＷＩＲ）焦点面アレイ（ＦＰＡ）１０９に集束される。ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９は、タイミング及び制御プロセッサ１１０の制御下で動作する。タイミング及び制御プロセッサ１１０はマスタ発振器１０２へ結合されている。マスタ発振器１０２には局所発振器（ＬＯ）１１１も結合されている。ＬＯ１１１は、照明１１２（短い鎖線を有する破線により表されている。）をＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９に向ける照明源（明示的には図示せず。）を駆動する。
【００１３】
図１のシステムにおいて、標的オブジェクト１０１は、マスタ発振器１０２から得られる周波数でコヒーレント光１０５を投光照射される。戻り（反射）光１０６は、ＬＯ１１１の周波数に基づく照明１１２と干渉する。この干渉は、ＦＰＡ１０９を用いて検出される全部の光に基づき決定されてよい。この検出法は、空間ヘテロダイン又はデジタルホログラフィ（digital  holography）（ＤＨ）と呼ばれ得る。斯様な干渉結像は、３Ｄイメージング、収差決定／補正、及び振動イメージングを更に可能にする光子−雑音制限検出、位相処理を可能にする。しかし、干渉パターンは、検出インタロゲーション時間（例えば、約１００ナノ秒（ｎｓｅｃ）（すなわち、０．１マイクロ秒（μｓｅｃ）））、又は０．００１μｓｅｃから１．０μｓｅｃの範囲内のその他期間にわたって、静的でなければならない。その上、コヒーレント結像システムとオブジェクトとの間の相対運動（特に、お互いから離接する縦運動）は、より短い検出インターバル、又は縦のオブジェクト速度からドップラー周波数オフセットを相殺するようにＬＯ周波数をオフセットすること、のいずれかの必要性を駆り立てる。
【００１４】
図２は、図１のコヒーレント結像システム内で実行される処理を図解する。この処理２００は、例えば、タイミング及び制御プロセッサ１１０内の処理回路によって、又は任意に、システム１００へ結合されている別個のプロセッサ（図１には図示せず。）によって、実行される。射出瞳１０７を通じて受光される照明１０６、及びＬＯ１１１に基づく照明１１２は、検出器アレイ（すなわち、ＦＰＡ）で干渉し、検出器の個々のピクセルで受光される光２０１の強さを、オブジェクトから反射された投光照明光に対応する画像に基づき変化させる。検出器アレイからの強度値の高速フーリエ変換（fast  Fourier  transform）（ＦＦＴ）は、射出瞳１０７を通じて受光される光及びＬＯに基づく照明１１２に基づきデジタル画像データ２０２を生成する。デジタル画像データ２０２の部分に対する更なるＦＦＴは、輝度画像のデジタル表示２０３、すなわち、オブジェクトの複素２次元（２Ｄ）画像を生成し得る。
【００１５】
図３は、図２で図解された処理とともに図１で表されたタイプのコヒーレント結像システムを用いて取得されるシミュレーションされた輝度画像である。シミュレーションされた輝度画像は、２５６×２５６の検出器アレイによって記録された光に対応し、如何にして結像センサとオブジェクトとの間の相対運動がコヒーレント信号を劣化させ、精細なフリンジ詳細を“ぼやけ”させるかを表す。空間的にオフセットされたＬＯによって与えられる、精細なフリンジ詳細の不鮮明なエッジに留意されたい。動的な連動において、標的と結像システムとの間の縦運動（結像システムから離接する標的の動き）は、フリンジ運動に対して大きな影響を有している。その影響は、時々、全（gross）ドップラー周波数シフトと呼ばれる。その影響は、インタロゲーション時間ＴＩＮＴ（干渉周波数の周期よりも短くなければならない。すなわち、ＴＩＮＴ＜１／ＩＦ）が縦速度と反比例し、動的環境では、しばしば時間とともに変化する（すなわち、ＴＩＮＴ＜λ／Ｖ。ここで、λはソース波長であり、Ｖは縦速度である。）ので、現れる。大きい縦速度Ｖに関して、インタロゲーション時間は、検出器アレイ技術の能力を下回り得る。いくつかの場合に、その影響は、ＬＯにオフセット周波数を加えることによって減じられ得る。デジタルホログラフィ（ＤＨ）に基づくコヒーレント結像システムは、例えば１マイクロ秒（μｓｅｃ）のインタロゲーション時間ＴＩＮＴにより干渉パターンの“スナップショット”を記録するマルチピクセルフレーミングカメラを使用する。これは、干渉パターンがＴＩＮＴにわたって静的であることを求める。それは、ＩＦが１メガヘルツ（ＭＨｚ）より小さくなければならないことを意味する。動的な連動においてＤＨ検出を達成することは、このようにして、標的のドップラーシフトをモニタし、ＩＦが＜１ＭＨｚであるようにＬＯを調整する能力を必要とする。
【００１６】
本開示に従う、動的な連動の間のコヒーレント結像のためのシステムにおいて、高帯域コヒーレント検出システムは、戻りにおけるドップラーシフト、ひいては縦速度を測定するために導入される（すなわち、ドップラーセンサ）。ドップラーオフセット周波数（縦速度に比例。）が測定され、測定されたドップラー周波数は、干渉パターンをインタロゲーション時間にわたって静的にするようＬＯビームの周波数におけるシフトに適用される。用いられる高帯域検出器の機能は、ＳＷＩＲ  ＦＰＡ露光の許容可能なタイミングのために、目標範囲に対する制限を決定し得る。ドップラーセンサは、単一ピクセル検出器から成ってよく、あるいは、代替的に、信号特性を改善し、標的上のいくつかの点についてドップラーシフトを決定するために、複数のピクセルを用いてよい。高帯域検出器はまた、ＳＷＩＲ焦点面アレイ（ＦＰＡ）露光のタイミングのための目標範囲を決定する。
【００１７】
本開示のコヒーレント結像システムは、標的のドップラー周波数を測定するために高帯域検出器（干渉を測定するために用いられるＨＤカメラとは別個。）を用いる。ドップラー周波数は、次いで、ＬＯに適用され、それにより、干渉パターンはカメラのインタロゲーション時間にわたって静的である。ドップラー測定及びＩＦ調整のこのプロセスは、ＤＨに基づくコヒーレント結像を可能にするよう、動的な連動にわたって繰り返し実行される。ドップラーシフト及びＬＯ周波数の結果として現れる変化を測定するための専用のセンサは、縦速度の変化が実時間において補償される実効的な閉ループシステムを提供する。これは、コヒーレント結像システムの有用性を極めて動的な環境に拡張する。
【００１８】
図４は、本開示の実施形態に従って、図１のコヒーレント結像システムのための更なる詳細の概略図である。簡単及び明りょうさのために、図１及び／又は後の図のいくつかのコンポーネントは図示されておらず、一方で、図１で表されていない追加のコンポーネントが示されている。図に表されている全ての特徴は、記載される実施形態のいずれにおいても用いられてよいことが理解されるだろう。特定の図からの特徴又はコンポーネントの削除は、簡単及び明りょうさのためであり、その特徴又はコンポーネントがその図に関連して記載される実施形態では用いられ得ないことを暗示するよう意図されない。
【００１９】
上述されたように、マスタ発振器１０２によって駆動される投光照明源４０１からのコヒーレント光１０５は、オブジェクト１０１に反射し、反射（又は“戻り”）照明１０６として受光される。図示されている実施形態では、投光照明源４０１からのコヒーレント光は、オブジェクト１０１に向けるために、適切な光学コンポーネントを通る前に、固定された鏡、次いで、（望ましくは、変形可能な）鏡４０２に反射する。第１ビームスプリッタ４０３は、受光された戻り照明１０６を分裂させ、一部を、中波赤外線（mid-wave  infrared）（ＭＷＩＲ）ＦＰＡ４０４に集束させるよう方向付ける。第２ビームスプリッタ４０５は、第１ビームスプリッタ４０３を通る戻り照明１０６の部分を、ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９に集束されるものと、ドップラーセンサ４０６に集束されるものとに分ける。送信器／受信器４０７は、ビームスプリッタ４０５によって向け直されなかった戻り照明１０６の部分を通すよう分極されてよく、戻り照明１０６の向け直されなかった部分と、照明源４０８からのＬＯ周波数に基づく照明とをドップラーセンサ４０６上で有効に重ねる。ドップラーセンサ４０６は、照明源４０８からのＬＯ照明に対する戻り照明のドップラー周波数を測定する単一ピクセル（又は複数のピクセル）を有している。ドップラーセンサ４０６のサンプリングレートは、投光照明（又は以下で記載される他の照明源）のために使用される波長によって除される標的の最大（縦）速度よりも大きくなければならない。ドップラーセンサ４０６の出力はプロセッサ１１０によって受信される。プロセッサ１１０は、投光照明に対する戻り照明のドップラーシフト（又はオフセット）を決定する。そのドップラーシフトは、コヒーレント結像システム１００に対するオブジェクト１０１の縦速度（すなわち、別な言い方をすれば、全体の速度の縦成分）を表している。
【００２０】
ドップラーシフトは、オブジェクト１０１による縦加速度を考慮するよう定期的に測定及び更新される。ドップラーシフトは、ドップラーシフト局所発振器４０９によって用いられる。ドップラーシフト局所発振器４０９は、ドップラーシフトされたＬＯ照明を生成するために使用される局所発振器１１１からの出力周波数のドップラーシフトされたバージョンを生成する。ドップラーシフトの測定に基づく値（例えば、逆数）は、電気光学変調器（electro-optic  modulator）（ＥＯＭ）４１０によってマスタ発振器１０２からの周波数信号に適用されてよい。ＥＯＭ４１０の出力は、ドップラーシフト局所発振器４０９によって受け取られる。ドップラーシフト局所発振器４０９は、ドップラーシフトされたＬＯ照明４２０を生成するよう照明源４１１を駆動するドップラーシフトされたＬＯ照明信号を生成する。画像センサＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９は、結像に対するドップラー効果をオフセットするよう、ビームスプリッタ４０５からの戻り照明１０６の部分と重ね合わされた、ドップラーシフトされたＬＯ出力信号から得られるドップラーシフトされたＬＯ照明４２０を供給される。結果として、干渉パターンは、低帯域焦点面アレイ、例えば、０．１から１マイクロ秒（μｓｅｃ）のグローバルシャッターにより動作するＦＰＡ、により記録され得る。
【００２１】
上述されたように、光源４０１から投光照明及び光源４０８からのＬＯ照明は両方とも、同じ安定したマスタ発振器１０２に由来する。同様に、ドップラーシフト局所発振器４０９は、同じ安定したマスタ発振器１０２に由来する。パルス方式に関して、ドップラーセンサ４０６はまた、オブジェクト１０１からの戻りパルスが存在するときにＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９がトリガされ得るように、目標範囲を測定する。
【００２２】
本開示のコヒーレント結像システム４００は、遠位オブジェクト上の投影されたレーザースポットを評価することにおいても使用を見出す。遠隔標的上の焦点を合わせられた高エネルギレーザー（ＨＥＬ）ヒットスポットの有効性を決定することは、間接的な方法によって行われてよい。そのような適用において、大気収差は、通常は異なる波長の別個のビームの戻りと、ＨＥＬビームに与えられる補正とから検知され得る。標的上のＨＥＬヒットスポットは、通常は観測不可能である。それは、斯様な（直接的な）観測が素晴らしいボアサイトアライメントを必要とし、ライン・オブ・サイト（line-of-sight）（ＬＯＳ）が、典型的に、投影されたＨＥＬヒットスポット位置を決定するために用いられるメトリックであるからである。代わりに、標的上のＨＥＬヒットスポットは、通常、ＭＷＩＲ  ＦＰＡ４０４を用いて検出される。ＭＷＩＲ  ＦＰＡ４０４は、ヒットスポットから発せられた熱放射を検知することによって間接的にＨＥＬヒットスポットを測定する。更には、ＨＥＬヒットスポットの熱検知はレイテンシを課される。それは、熱的効果が瞬間的でなく、ＭＷＩＲセンサ４０４が、ＨＥＬ源の生来の波長（典型的には、約１ミクロン）で取得され得るよりも低い画像解像度を有しているからである。直接観測のための生来のＨＥＬ波長でのＨＥＬヒットスポットのパッシブイメージングは、従って、典型的には、追加のＳＷＩＲセンサを必要としうる。それらの問題のために、標的破壊評価は、信号対雑音比（signal-to-noise  ratio）（ＳＮＲ）の劇的な低下によって決定されることが通常である。
【００２３】
上述されたように、コヒーレント結像方法は、より低い光力並びに光学収差（波面誤差）の決定及び補正を含め、遠位オブジェクトから画像ベースの情報を取得するための大きな価値がある。その上、波長選択性は、複数の帯域の同時の結像を可能にする。然るに、デジタルホログラフィは、遠位の非協力的な標的上のＨＥＬビームスポットを同時に結像及び観測するために用いられてよい。
【００２４】
いくつかの構成が、ヒットスポットの検出及びヒットスポット有効性の評価により標的追跡を向上させるために提案されてきた。いくつかは２つの検出器を必要とする。１つは、ＨＥＬヒットスポット検出用であり、もう１つは照明戻り処理用である。２つの検出器の使用は、複雑さ並びにサイズ、重さ及び電力（size,  weight  and  power）（ＳＷａＰ）を増大させ、且つ、ＨＥＬ戻りをイメージング検出器へ誘導するためにフィルタリング又はアクティブビーム制御を必要とする。直接ＨＥＬヒットスポット検出法は検出器ノイズによって制限される（すなわち、ＳＮＲ制限）。２つの別個の検出器を使用することに内在する位置合わせの問題は、難しいボアサイトアライメント及び機械的剛性を含み、システムの複雑さを増大させ、そして、計算の不正確に起因して、アルゴリズムが位置合わせを補償するために使用されるときでさえ、オフセットを有しうる。標的サイズは、サブピクセル結像が直接検出システムに難題をもたらすので、これまでに提案された構成に関して制限されている。（すなわち、サブピクセル標的特徴にわたって、ＨＥＬは、より一層小さく、結像するのがより困難である。）。波面誤差（ＷＦＥ）測定は、追加の検出器及び処理を必要としながら、別個の検出器によって実行される（例えば、シャック・ハルトマン（Shack-Hartman）、シャリング干渉計、等を使用する。）。ＷＦＥ測定は間接的であり（例えば、ＷＦ勾配に基づく。）、スペックル戻りを有することで生じる効果によって制限される（分岐截線（branch  cut）等において。）。
【００２５】
指向性エネルギ兵器は、ミッションシナリオ中に大気によって与えられる波面収差を補正するために適応光学（adaptive  optics）を必要とする。しかし、波面が検知され、その後に補正されると、標的における補正の有効性の直接的評価は困難である。更には、破壊評価は、間接的な手段、例えば、標的加熱によってしばしば行われる。これは、標的を無力化されたと誤って識別することを生じさせる可能性がある。本開示において、実時間の、高解像度のヒットスポット検出器は、遠位の非協力的な標的の上に投影されたレーザービームスポットをモニタし、無力化された標的の損害評価のより直接的な手段としても使用され得る。デジタルホログラフィ結像は、遠位の標的及びその遠位の標的上に投影されたレーザービームの両方ともを同時に結像するために用いられる。
【００２６】
本開示は、焦点を合わせられたＨＥＬヒットスポット及び遠距離にある非協力的な標的の両方ともの同時のコヒーレント結像を含め、遠位オブジェクト上の投影されたレーザースポット（例えば、ＨＥＬヒットスポット）の評価を可能にする。空間的且つ角度的にオフセットされた局所発振器は、ＨＥＬ及び標的からの照明戻りと干渉する。コヒーレントドップラー検出器は、ドップラーシフト周波数を直接的に検知し、そして、連動タイムラインにわたってコヒーレンスを保つよう局所発振器の周波数をシフトする変調器へ信号を送る。遠位標的上のＨＥＬヒットスポットは、従って、直接的にモニタされ、破壊評価はより簡単に決定され、ＨＥＬは目標点上を“歩かされ”得る。単一の検出器の使用は、単一送信器／受信器（Ｔｘ／Ｒｘ）アーキテクチャを可能にする単一偏波戻りの受け入れにより、ＳＷａＰを最小限にする。ＨＥＬ  ＷＦＥは、標的上のＨＥＬヒットスポットシャープネスを調べることによって、及び／又はシャープネス最大化によって、直接的に検知され得る。その限られた範囲のために、ＷＦＥは、低減された処理及びレイテンシにより決定され得る。結合されたＨＥＬヒットスポットは、システムＬＯＳ精度を高めるために使用され得る輝き（glint）となる。
【００２７】
図５は、投影されたレーザースポットを含む、本開示の代替実施形態に従う図１のコヒーレント結像システムについての更なる詳細の概略図である。コヒーレント結像システム５００は、図１及び４の実施形態と類似するが、図１及び４で表されていなかったいくつかの特徴（例えば、光学系の詳細）が図５では明示的に示されている。同じ特徴が図１及び４の実施形態でも存在してよいことが理解されるだろう。その上、出射及び戻り光の完全な光路は示されていない。
【００２８】
コヒーレント結像システム５００は、戻り照明１０６の経路内に第１送信器／受信器５０１を含む。第１送信器／受信器５０１は、送信器／受信器４０７の偏光とは異なる偏光を有してよく、ＨＥＬ５０２からの出力照明の性質に依存してよい。ＨＥＬ５０２は、ＨＥＬヒットスポット５０５を標的１０１に投影するための高エネルギレーザー照明５０４を生成する。更に後述されるように、ＨＥＬ５０２は、マスタ発振器１０２とは別のＨＥＬマスタ発振器５０３からの信号に基づき動作してよい。第１送信器／受信器５０１は、ＨＥＬビーム５０４を鏡４０２へ向け直す。鏡４０２は、次いで、ＨＥＬビーム５０４を標的１０１の方へ向け直して、オブジェクト１０１上でＨＥＬヒットスポット５０５を形成する。標的１０１から反射された反射ＨＥＬビーム戻り５０６は、鏡４０２を経由し、第１送信器／受信器５０１を通り、ビームスプリッタ４０５によって方向転換される投光照明１０５の戻り１０６と同様の経路をたどり、ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９にぶつかる。ドップラーシフトＨＥＬ  ＬＯ５０８の出力に基づく、照明源５０７からのＨＥＬ  ＬＯ変調照明５２０は、ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９でＨＥＬビーム戻り５０６と重ね合わされる。ドップラーシフトＨＥＬ  ＬＯ５０８は、ドップラーセンサ４０６の出力に基づくＥＯＭ５０９からの信号を受信し、ＨＥＬ  ＭＯ５０３に基づき出力を生成してよい。斯様な構成によれば、照明源５０７からのＨＥＬ  ＬＯ照明５２０は、照明源４１１からのＬＯ照明４２０から空間的、角度的、及びスペクトル的にオフセットされる。ＨＥＬ  ＬＯ照明５２０は、投光照明１０５の戻り１０６、ＨＥＬビーム５０４のＨＥＬ戻り５０６、及びＬＯ照明４２０とともに、ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９の上に放射される。ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９のゲーティング又はゲーティングのグローバルシャッター速度は、投光照明戻り１０６のためのパルスタイミングに基づき設定されてよい。ＨＥＬビーム５０４は、典型的には、パルス状よりむしろ連続波（continuous  wave）（ＣＷ）であるから、記載されるシステムは、ＨＥＬ結像のための検出器積分時間を変更することにおいて柔軟性を提供する。その上、ＨＥＬ戻り５０６及び投光照明戻り１０６の電力レベルには数桁の違いが存在し得る。ＨＥＬ戻り５０６によるＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９の飽和を防ぐよう、スペクトル及び偏光減衰を含む様々な技術が用いられてよく、あるいは、検出器積分時間は、ＨＥＬ戻り５０６が存在するときに適応的に低減されてよい。ＳＷＩＲ  ＦＰＡ１０９で受光される結合された照明は、（標的１０１から反射される場合に）投影されたレーザースポットとともに、標的１０１の画像を示すようプロセッサ１１０によって処理される。
【００２９】
プロセッサ１１０は、オートフォーカスアルゴリズムを用いてＷＦＥを決定し、ＷＦＥの逆数が、ＨＥＬビーム５０４のビームを予め歪ませ、ＨＥＬヒットスポット５０５の焦点を標的１０１に合わせるよう、プロセッサ１１０の制御下で鏡４０２に適用されてよい。その上、鏡４０２の向きも、ＨＥＬビーム５０４の３Ｄ空間における方向を変えるよう、変形の変更とともに又はそれは別個に、プロセッサ１１０の制御下で変更されてよい。そのようにして、ＨＥＬビーム５０４によって生成された標的スポット５０５は、標的１０１上の所望の目標点上へ“歩かされ”得る。
【００３０】
図６は、図５のコヒーレント結像システム内で実行される画像処理を図解する。処理６００は、ＦＰＡ１０９での受光戻り及びＬＯ照明がドップラーシフトＨＥＬ  ＬＯ照明源５０７から得られたＬＯ変調照明５２０を更に含む点を除いて、図２に関連して記載されたものと同じである。図２の処理２００と同様に、処理６００は、デジタル画像データ６０２及びデジタル複素数値画像６０３を生成するよう、検出器アレイの個々のピクセルで受光される光６０１の強さのＦＦＴベースの信号処理を含む。表されているように、標的画像のために使用されているのとは、初期ＦＦＴによって生成されるデジタルデータ６０２の別の部分が、更なる処理がデジタル複素数値画像６０３内でレーザースポットを生成するために選択されてよい。源５０７からのＨＥＬ  ＬＯ照明５２０及び光源４１１からの投光照明ＬＯ照明４２０は空間的、角度的、及びスペクトル的にオフセットされているので、両方の画像処理は同時に実行されてよく、結果として現れる画像は、標的画像をオーバーレイされたＨＥＬヒットスポット画像から成る。投影されたレーザービーム（例えば、ＨＥＬビーム）の戻り及びアクティブ標的投光照明の戻りは、ＦＰＡ１０９でのその照明の各々の局所発振器バージョンと干渉する。大いに位置合わせされた画像が従ってオーバーレイされ、結果として現れる画像は、投影されたレーザービームスポットが標的１０１に現れるということで、そのスポットを含む。更に、デジタルホログラフィは光子制限された性能を提供するので、デジタルホログラフィ技術は、投影されたレーザービームに与えられるＷＦＥを直接検知するために使用されてよい。
【００３１】
記載される様々な実施形態において、性能を改善するよう変更が行われ得る。例えば、投光照明又はＨＥＬビームのいずれか一方又は両方のビームブレイクアップから生じる悪影響を回避するよう、複数の投光照明ビーム及び／又は複数のＨＥＬビームが用いられてよい。単一ドップラー検出器が、投光照明戻り及びＨＥＬビーム戻りの両方ともを検知するものとして上述され、一方で、別個のドップラー検出器が代わりに用いられてよい。
【００３２】
先に暗示されたように、大気の作用によって引き起こされる（波面）位相差は、集束レーザービームを遠位のオブジェクトに投影する能力を制限する。コヒーレント結像方法は、オートフォーカスアルゴリズムの使用を通じてこの波面誤差（ＷＦＥ）の決定を可能にする。レーザービームは次いで、厳重に焦点を合わせられたレーザービームを標的上で生成するよう可変鏡を用いてＷＦＥを予め補償され得る。標的が動いている状況で出射レーザービームの前置補償及びコヒーレント結像を可能にするために、センサと標的との間の相対速度を測定する高速ドップラーセンサが用いられる。コヒーレント結像システムのためのＬＯは、標的の動きを補償するよう調整され、このようにしてコヒーレント結像及びＷＦＥ決定を可能にする。
【００３３】
図７Ａは、投影されたレーザースポットの波面誤差補正を含む、本開示のレーザービーム投影システムの第１の代替実施形態の概略図である。レーザービーム投影システム７００に関して、レーザービーム投影システム７００の光学と標的１０１との間の大気乱流７０１のような様々な物理現象が、ＨＥＬヒットスポット５０５を生成するＨＥＬビーム５０４を歪ませるか又は屈折させる（図示せず。）。この実施形態において、可変鏡７０２は、ＨＥＬビーム５０４を方向付け且つ成形するために用いられる。波面再構成部７０３（実際には、コンピュータ／プロセッサ１１０の部分を形成し得る。）は、可変鏡ドライバ７０４を調整するために用いられる。可変鏡ドライバ７０４は、可変鏡７０２の表面方位及び形状を制御する。
【００３４】
この実施形態において、標的照明源４０１は、標的１０１に向けられる投光照明１０５を生成する。投光照明戻り１０６は波面歪みを受ける（例えば、大気状態、気流、光学収差、又はそれらのうちのいずれか２つ以上のいずれかの組み合わせに起因する。）。そのような歪みから生じるＷＦＥは、上述されたようにＦＰＡ１０９出力を処理することによって、測定される。一方で、やはり上述されたように、レーザービーム投影システム７００と標的１０１との間の相対運動は、高速ドップラーセンサ４０６の出力に基づき検出される。ドップラーオフセットの逆数が、ドップラーシフトされたＬＯ４０９によって駆動される照明４２０を生成するようＥＯＭ４１０に適用される。ＦＰＡ１０９は、投光照明戻り１０６とドップラーシフトされたＬＯ照明４２０との干渉を記録する。コンピュータ／プロセッサ１１０は、オートフォーカスアルゴリズムによりＷＦＥを決定し、波面再構成部７０３によって計算された逆ＷＦＥは、測定された波面歪みを補償するよう出射ＨＥＬビーム５０４を予め歪ませるために変形鏡７０２に適用される。このようにして、ＨＥＬヒットスポット５０５は標的１０１上に集束される。
【００３５】
任意に、ＨＥＬヒットスポット５０５もＦＰＡ１０９上に結像され得る。標的１０１及びヒットスポット５０５の両方とものこの結像は、標的１０１におけるヒットスポット５０５の位置の位置合わせを可能にする。ＨＥＬ局所発振器（ＬＯ）は、ＨＥＬ  ＭＯ５０３に基づき得られてよい。ＨＥＬ  ＬＯは、ＨＥＬ  ＬＯ又はＨＥＬ  ＭＯ５０３のうちの一方又は両方の出力に基づきＨＥＬ  ＬＯ照明を生成する。ドップラーオフセットの逆数は、ドップラーシフトＨＥＬ  ＬＯ５０８によって駆動される照明５２０を生成するようＥＯＭ５０９に適用される。ＦＰＡ１０９は、ドップラーシフトされたＨＥＬ  ＬＯ照明５２０とともに、標的から反射されたヒットスポット５０５のＨＥＬ戻り５０６を受光する。それにより、ＦＰＡ１０９の少なくともいくつかのピクセルについての光強度情報は、ＨＥＬ  ＬＯ照明５２０とＨＥＬ戻り５０６との干渉に対応する。よって、ＦＰＡ１０９におけるコヒーレント画像は、標的１０１及びヒットスポット５０５の両方ともの画像である。
【００３６】
図７Ｂは、波面補正が分配されている、投影されたレーザースポットの波面誤差補正を含む、本開示のレーザービーム投影システムの第２の代替実施形態の概略図である。図７Ａの実施形態は、全ての波面誤差補正が可変鏡７０２によって提供されることを示したが、代替的に、波面補正は、複数の光学コンポーネントに割り当てられてよい。すなわち、異なる光学要素が、異なるタイプ又は成分の波面誤差、すなわち、チップ／チルト（傾き）誤差又は誤差成分；焦点誤差又は誤差成分；及び高次誤差又は誤差成分、のために使用されてよい。図７Ｂの代替実施形態７１０では、例えば、１つ以上のファストステアリングミラー（fast  steering  mirrors）（ＦＳＭ）７１１が傾き誤差を補正してよく、一方、焦点誤差は焦点メカニズム７１２によって補正され、残りの高次誤差は可変鏡７０２によって補正される。波面再構成部７０３（又はプロセッサ１１０）へ結合されているドライバ７１４は、波面誤差に基づきＦＳＭ７１１、ＤＭ７０７及び焦点メカニズム７１２の夫々のための制御信号を生成する。
【００３７】
記載されるように、遠隔オブジェクトの画像を取得するために計算された波面誤差（ＷＦＥ）は、遠隔オブジェクトのより鮮明な画像を得るとともに、第２投影レーザービーム（投光照明レーザーとは別のもの）の波面を、その位相プロファイルを変更することによって、例えば、図７Ａ及び７ＢではＨＥＬビーム５０４の波面を操作することによって、操作するために、使用され得る。これは、多くの場合において、例えば、所望の効果（例えば、溶融、機械的破壊、発火、等）が遠隔オブジェクトで達成され得るように、高輝度のヒットスポット（図７Ａ及び７Ｂにおける５０５）を遠隔オブジェクト（図７Ａ及び７Ｂにおける標的１０１）において形成するよう第２投影レーザービーム（図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）の焦点を厳密に合わせようと試みる場合に、望ましい。第２投影レーザービーム（図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）の波面は、表面が制御可能によじ曲げられ得る可変鏡（図７Ａ及び７Ｂにおける７０２）によって変えられ得る。波面は、焦点メカニズム及びファストステアリングミラー（ＦＳＭ）のような他の光学要素を用いても操作され得る。全てのタイプの波面変化（焦点を合わせられたヒットスポットをもたらすものだけでない。）が、可変鏡（図７Ａ及び７Ｂにおける７０２）、焦点メカニズム（図７Ｂにおける７１２）、及びＦＳＭ（図７Ｂにおける７１１）によって可能にされるように、提供されてよい。コヒーレント結像との関連での波面操作プロセスは、遠隔オブジェクトの焦点画像を取得するために使用される。レーザービーム投影との関連で、波面操作プロセスはしばしば、きちんと合ったヒットスポットを遠隔オブジェクト上で形成することを目指し、例えば、コヒーレント結像において検出された同じ波面誤差の逆数を適用してよく、あるいは、出射レーザービームに適用される異なる波面誤差の計算に基づいてよい。
【００３８】
図８は、本開示の実施形態に従う、画像シャープネスによる投影されたレーザースポットのＷＦＥ補正についての収差決定を図解する。表されている例８００において、左側にあるシミュレーション画像８０１、８０２、８０３、及び８０４は、遠隔オブジェクト、単一ＦＰＡフレーム、戻り投光照明とＬＯ照明との間の干渉についての単一フレームの強度、及び戻り投光照明とＬＯ照明との間の干渉についての３２のフレームにわたる総強度を夫々表している。シミュレーション画像８０２、８０３、又は８０４のどれもが波面誤差にさらされていない。シミュレーション画像８１１は、如何にして波面誤差が結果として現れる画像を歪ませるかを示す。特に、シミュレーション画像８１１は、波面位相プロファイル８１０によって表される波面誤差を受けている３２のフレームの干渉強度を用いて取得された画像に相当する。シミュレーション画像８１１は、補正された画像８１３を得るよう、シャープネスを最大にする波面位相誤差の計算のようなシャープネスアルゴリズムによって、処理される。このような処理はストレールレシオ（Strehl  ratio）を改善する。例えば、錯乱された画像は０．２７のストレールレシオを示し得るが、波面位相誤差補正の後に０．８０になる。波面位相プロファイル８１２は、推定された波面位相補正を表す。３０キロメートル（ｋｍ）の範囲での０．１２５メートル（ｍ）の円形のレーザービーム投影開口直径（ｄ）、１．５ミクロン（μｍ）の投光照明波長、及び０．０１ｍのフリード（Fried）パラメータｒ０を仮定すると、２．０のサンプリングパラメータＱ、０．６ｍの角度分解能、５０のゼルニケ（Zernike(s)）（ｄ／ｒ０＝１２．５）及び３２のスペックル実現による位相推定において、１．７２ラジアンの二乗平均平方根（root  mean  square）（ＲＭＳ）ＷＦＥが決定される。推定された波面位相補正は、次いで、遠隔オブジェクト（図７Ａ及び７Ｂにおける標的１０１）上で高輝度のヒットスポット（図７Ａ及び７Ｂにおける５０５）を形成するよう第２投影ビーム（図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）に適用される。第２投影レーザービーム（すなわち、図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）の波面は、このようにして、波面位相プロファイル８１２によって表される波面位相補正を可変鏡（図７Ａ及び７Ｂにおける７０２）に適用することによって、変更され得る。推定された波面位相補正のいくつかのスケーリング及び幾何学的変更は、投光照明（すなわち、図７Ａ及び７Ｂにおける投光照明１０５）及び第２投影ビーム（すなわち、図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）の波長の違いと、第２投影ビーム（すなわち、図７Ａ及び７ＢにおけるＨＥＬビーム５０４）に対する可変鏡７０２のジオメトリとを適応させるために必要とされ得る。
【００３９】
図９Ａ乃至９Ｃは、本開示の実施形態に従う、画像シャープネスによる投影されたレーザースポットのＷＦＥ補正を図解する。遠隔オブジェクト画像の画像シャープネスは、０．０３乃至０．６６のストレールレシオから補正された。適用されるシミュレーションされたＷＦＥは、２．１７ラジアン（ＲＭＳ）であった図９Ａにおける波面位相プロファイルによって表される。２５ｋｍの範囲で、０．３ｍの開口直径、１．５μｍの投光照明波長、及び０．０３のフリードパラメータｒ０で、２．０のサンプリングパラメータＱ、０．１２ｍの角度分解能、１６のスペックル実現を伴った６４のゼルニケパラメータによる位相推定、及び傾斜に基づくオプティマイザによる１．２のシャープネス指数において、２．１７のＲＭＳ  ＷＦＥが決定された。図９Ｂにおける波面位相プロファイルで示されている可変鏡に適用されるＷＦＥソリューションは２．１２ラジアン（ＲＭＳ）であった。図９Ｃにおける波面位相プロファイルで示されている、補正後の残余ＷＦＥは、０．６５ラジアン（ＲＭＳ）であった。
【００４０】
まとめると、図１０は、レーザービーム投影システムの第１又は第２の代替実施形態のいずれか一方（あるいは、それら２つの組み合わせ）による遠隔オブジェクト上の投影されたレーザーヒットスポットの波面誤差補正のためのプロシージャ１０００の概略図である。標的上でヒットスポットを結像し、それを所望の目標点まで歩かせるための任意のプロシージャ（破線のプロセスボックス及び接続線において示される。）も含まれている。プロセスは、ステップ１０２２で投光照明レーザーによる標的の照射から始まる。投光照明レーザーは標的から後方散乱し、部分的にステップ１０２４においてドップラーセンサで受光され、部分的にステップ１０４０において焦点面アレイ（ＦＰＡ）で受光される。同時に、投光照明レーザーと同じマスタ発振器（ＭＯ）から得られた局所発振器（ＬＯ）照明が、ドップラーセンサに向けられる。ドップラーセンサで受光された投光照明レーザー戻りの部分は、ステップ１０２６でＬＯ照明と干渉する。干渉パターンはサンプリングされ、ドップラーシフトがステップ１０２８で計算される。ドップラーシフトは、ステップ１０３０で、ドップラーシフトされたＬＯを生成するようＬＯに適用され、ＦＰＡに向けられる。ＦＰＡで受光された標的からの投光照明レーザー戻りの部分は、ステップ１０４２で、ドップラーシフトされたＬＯ照明と干渉する。干渉パターンはサンプリングされ、レーザー戻りの波面位相プロファイルがステップ１０４４で計算される。この波面位相プロファイルは、波面位相補正を推定するために使用される。波面位相補正は、次いで、ステップ１０４６で、第２投影ビーム（例えば、高エネルギレーザービーム、すなわち、ＨＥＬビーム）を方向付ける可変鏡に適用される。波面位相補正は、波面位相プロファイルを反転させることによって通常は推定される。推定された波面位相補正のいくつかのスケーリング及び幾何学的変更は、投光照明レーザー及び第２投影ビーム（例えば、ＨＥＬビーム）の波長の違いと、第２投影ビーム（例えば、ＨＥＬビーム）に対する可変鏡のジオメトリとを適応させるために必要とされ得る。第２投影ビームは、ステップ１０４８で、可変鏡に向けられる。可変鏡は、ステップ１０５０で、第２投影ビームを所望の目標点に向ける。この時点で、プロセスは繰り返すことができ、あるいは、任意に、第２投影ビームのヒットスポットは、所望の目標点と一致するようヒットスポットを方向付けるという目的で、同じＦＰＡ上で結像され得る。任意のプロセスは、ステップ１０７２で第２投影ビーム（例えば、ＨＥＬ）からの標的戻りを受光することから始まる。同時に、第２投影ビームのレーザー源と同じマスタ発振器（ＭＯ）から得られるＨＥＬ  ＬＯ照明は、ステップ１０７０で、ドップラーシフトされ、ＦＰＡに向けられる。ドップラーシフトされたＨＥＬ  ＬＯ及び第２ビームからの標的戻り（例えば、ＨＥＬ戻り）は、ステップ１０７４で干渉する。ドップラーシフトされたＨＥＬ  ＬＯ照明及び投光照明レーザーＬＯ照明は空間的、角度的、及びスペクトル的にオフセットされ、従って、両方の画像の処理は同時に実行されてよく、結果として現れる画像は、標的画像をオーバーレイされたＨＥＬヒットスポット画像から成る。ステップ１０７６で、ヒットスポットと所望の目標点との間のオフセットは、ヒットスポットをオーバーレイされた標的の画像を処理することによって、計算される。オフセットは、ステップ１０７８で、可変鏡の全体の傾き、又は１つ以上のファストステアリングミラー（ＦＳＭ）の設定を変更して、ヒットスポットを所望の目標点に“歩かせる”ために使用される。
【００４１】
変更、追加、又は削除は、本開示の適用範囲から逸脱することなしに、本明細書で記載されているシステム、装置、及び方法に対して行われてよい。例えば、システム及び装置のコンポーネントは、一体化又は分離されてよい。更に、本明細書で開示されているシステム及び装置の動作は、より多い、より少ない、又は他のコンポーネントによって実行されてよく、記載されている方法は、より多い、より少ない、又は他のステップを含んでよい。その上、ステップは、如何なる適切な順序でも実行されてよい。本明細書で使用されているように、“夫々（each）”は、組の中の各員、又は組の中の小集団の中の各員を指す。
【００４２】
本願における記載は、如何なる特定の要素、ステップ、又は機能も、特許請求の範囲に含まれるべきである必須の又は重要な要素であると暗示するものとして読まれるべきではない。特許される主題の適用範囲は、許可された請求項によってのみ定義される。更には、それらの請求項のどれもが、正確な言葉“〜する手段（means  for）”又は“〜するステップ（step  for）”が、機能を特定する分詞句の後に続けて、特定の請求項で明示的に使用されない限りは、添付の特許請求の範囲又は請求項のいずれに関しても３５  ＵＳＣ  第１１２章（ｆ）を行使するよう意図される。請求項内の（制限なしに）“メカニズム”、“モジュール”、“デバイス”、“ユニット”、“コンポーネント”、“要素”、“部材”、“装置”、“機械”、“システム”“プロセッサ”、又は“コントローラ”といった語の使用は、特許請求の範囲の特徴それ自体によって更に変更又は強化されるような、当業者に知られている構造に言及するよう理解及び意図され、３５  ＵＳＣ  第１１２章（ｆ）を行使するよう意図されない。
【図１】
2019509637.tif 000003
【図２】
2019509637.tif 000004
【図３】
2019509637.tif 000005
【図４】
2019509637.tif 000006
【図５】
2019509637.tif 000007
【図６】
2019509637.tif 000008
【図７Ａ】
2019509637.tif 000009
【図７Ｂ】
2019509637.tif 000010
【図８】
2019509637.tif 000011
【図９Ａ】
2019509637.tif 000012
【図９Ｂ】
2019509637.tif 000013
【図９Ｃ】
2019509637.tif 000014
【図１０】
2019509637.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月28日(2018.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔オブジェクトに向けられるコヒーレント投光照明を生成するよう構成され、該コヒーレント投光照明がマスタ発振器の出力から得られる投光照明源と、
局所発振器の出力から得られる局所発振器照明を生成するよう構成され、前記局所発振器の出力が前記マスタ発振器の出力から得られる局所発振器照明源と、
前記遠隔オブジェクトから反射された前記コヒーレント投光照明を含む戻り照明の第１部分及び前記局所発振器照明を受けるよう構成されるドップラーセンサと、
レーザービーム投影システムに対する前記遠隔オブジェクトの縦速度に対応するドップラーシフトについてのドップラーシフトデータを前記ドップラーセンサの出力に基づき生成するよう構成される少なくとも１つのプロセッサと、
前記局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた局所発振器照明を生成するよう構成されるドップラーシフト局所発振器照明源と、
高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザービームを生成するよう構成される高エネルギレーザー源と、
前記高エネルギレーザー源からの前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成される可変鏡と、
前記戻り照明の第２部分及び前記ドップラーシフトされた局所発振器照明を受けるよう構成される焦点面アレイと
を有し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記焦点面アレイから光強度データを受け、
前記光強度データに基づき前記遠隔オブジェクトの画像を生成し、
前記遠隔オブジェクトの前記画像に基づき前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定し、
前記決定された波面位相プロファイルと前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの所望の波面位相プロファイルとの間の比較に基づき波面誤差を計算し、
前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを少なくとも部分的に補償するよう前記可変鏡を制御する
よう更に構成される、
レーザービーム投影システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記遠隔オブジェクトにおいて前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットを調整するように前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項３】
前記高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から、又は該高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成される高エネルギレーザー局所発振器照明源と、
前記高エネルギレーザー局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成されるドップラーシフト高エネルギレーザー局所発振器照明源と
を更に有し、
前記焦点面アレイは、前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明、及び前記遠隔オブジェクトから反射された前記高エネルギレーザービームを含む高エネルギレーザー戻り照明の少なくとも一部を受けるよう構成され、
前記焦点面アレイの少なくともいくつかのピクセルについての前記光強度データは、前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記遠隔オブジェクトにおける目標点で前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットの位置又は強度プロファイルを変更するように前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定するようにシャープネスアルゴリズムを前記遠隔オブジェクトの前記画像に適用するよう構成される、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項６】
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成される１つ以上のファストステアリングミラーと、
前記高エネルギレーザービームの焦点を前記遠隔オブジェクトに合わせるよう構成される焦点メカニズムと
を更に有する、
請求項１に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記１つ以上のファストステアリングミラーの傾きを制御し、且つ、前記焦点メカニズムの焦点設定を制御して、前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを部分的に補償するよう構成される、
請求項６に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記波面誤差を別個の傾き成分、焦点成分及び高次成分に分解するよう構成される、
請求項６に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記波面誤差の前記傾き成分に従って前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御し、前記波面誤差の前記焦点成分に従って前記焦点メカニズムを制御し、前記波面誤差の前記高次成分に従って前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項８に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記波面誤差の前記傾き成分、前記焦点成分及び前記高次成分に従って前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項８に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記光強度データが前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応するところの前記ピクセルの位置に基づき、前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの位置を変更するように、前記可変鏡を制御するよう構成される、
請求項３に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１２】
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成される１つ以上のファストステアリングミラーを更に有し、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記光強度データが前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応するところの前記ピクセルの位置に基づき、前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの位置を変更するように、前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御するよう更に構成される、
請求項３に記載のレーザービーム投影システム。
【請求項１３】
投光照明源により、遠隔オブジェクトに向けられるコヒーレント投光照明を生成し、該コヒーレント投光照明がマスタ発振器の出力から得られ、
局所発振器照明源により、局所発振器の出力から得られる局所発振器照明を生成し、前記局所発振器の出力が前記マスタ発振器の出力から得られ、
ドップラーセンサにより、前記遠隔オブジェクトから反射された前記コヒーレント投光照明を含む戻り照明の第１部分及び前記局所発振器照明を受け、
コヒーレント撮像システムに対する前記遠隔オブジェクトの縦速度に対応するドップラーシフトについてのドップラーシフトデータを前記ドップラーセンサの出力に基づき生成し、
ドップラーシフト局所発振器照明源により、前記局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた局所発振器照明を生成し、
高エネルギレーザー源により、高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザービームを生成し、
前記高エネルギレーザー源からの前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう可変鏡を使用し、
前記戻り照明の第２部分及び前記ドップラーシフトされた局所発振器照明を焦点面アレイで受け、
少なくとも１つのプロセッサにより、
前記焦点面アレイから光強度データを受け、
前記光強度データに基づき前記遠隔オブジェクトの画像を生成し、
前記遠隔オブジェクトの前記画像に基づき前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定し、
前記決定された波面位相プロファイルと前記遠隔オブジェクトにおける前記高エネルギレーザービームの所望の波面位相プロファイルとの間の比較に基づき波面誤差を計算し、
前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを少なくとも部分的に補償するよう前記可変鏡を制御する
ことを有する、レーザービーム投影方法。
【請求項１４】
前記可変鏡を制御することは、前記遠隔オブジェクトにおいて前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットを調整する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１５】
エネルギレーザー局所発振器照明源により、前記高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から、又は該高エネルギレーザーマスタ発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器の出力から得られる高エネルギレーザー局所発振器照明を生成し、
前記高エネルギレーザー局所発振器の出力及び前記ドップラーシフトデータから得られるドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明を生成するよう構成されたドップラーシフト高エネルギレーザー局所発振器照明源を使用し、
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明、及び前記遠隔オブジェクトから反射された前記高エネルギレーザービームを含む高エネルギレーザー戻り照明の少なくとも一部を前記焦点面アレイで受ける
ことを更に有し、
前記焦点面アレイの少なくともいくつかのピクセルについての前記光強度データは、前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１６】
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する前記焦点面アレイのピクセルと、前記遠隔オブジェクトにおける所望の目標点の位置に対応するピクセルとの間のオフセットを計算し、
前記計算されたオフセットを最小限にするよう前記可変鏡を制御する
ことを更に有する、
請求項１５に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１７】
前記可変鏡を制御することは、前記遠隔オブジェクトにおける目標点で前記高エネルギレーザービームによって形成される高強度ヒットスポットの位置又は強度プロファイルを変更する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１８】
シャープネスアルゴリズムが、前記戻り照明の波面位相プロファイルを決定するよう前記遠隔オブジェクトの前記画像に適用される、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項１９】
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう１つ以上のファストステアリングミラーを使用し、
前記高エネルギレーザービームの焦点を前記遠隔オブジェクトに合わせるよう焦点メカニズムを使用する
ことを更に有する、
請求項１３に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２０】
前記１つ以上のファストステアリングミラーの傾きを制御し、且つ、前記焦点メカニズムの焦点設定を制御して、前記計算された波面誤差について前記高エネルギレーザービームを部分的に補償するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項１９に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２１】
前記波面誤差を別個の傾き成分、焦点成分及び高次成分に分解するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項１９に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２２】
前記波面誤差の前記傾き成分に従って前記１つ以上のファストステアリングミラーを制御し、前記波面誤差の前記焦点成分に従って前記焦点メカニズムを制御し、前記波面誤差の前記高次成分に従って前記可変鏡を制御するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項２１に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２３】
前記波面誤差の前記傾き成分、前記焦点成分及び前記高次成分に従って前記可変鏡を制御するよう前記少なくとも１つのプロセッサを使用する
ことを更に有する、
請求項２１に記載のレーザービーム投影方法。
【請求項２４】
前記ドップラーシフトされた高エネルギレーザー局所発振器照明と前記高エネルギレーザー戻り照明との干渉に対応する前記焦点面アレイのピクセルと、前記遠隔オブジェクトにおける所望の目標点の位置に対応するピクセルとの間のオフセットを計算し、
前記高エネルギレーザービームを前記遠隔オブジェクトに向けるよう構成された１つ以上のファストステアリングミラーを制御して、前記計算されたオフセットを最小限にする
ことを更に有する、
請求項１５に記載のレーザービーム投影方法。
【国際調査報告】
2019509637.tif 000016
2019509637.tif 000017
2019509637.tif 000018